将表面对流引入三维 Babcock-Leighton 太阳发电机模型

光球上观测到的对流流动（如超米粒、米粒）在 Babcock-Leighton（BL）过程中起关键作用，该过程从黑子场产生大尺度极区场。在大多数表面磁通量输运（SFT）与 BL 发电机模型中，表面场的扩散与迁移被建模为一种有效湍流扩散。近期的 SFT 模型已引入显式的、真实的对流流动以提高对流输运的保真度，但据我们所知，此前的 BL 模型尚未实现这一点。由于大多数磁通量输运（FT）/BL 模型是轴对称的，它们无法包含此类流动。我们提出了首个运动学三维 FT/BL 模型，显式引入基于太阳观测的真实对流流动。尽管我们描述了将这些流动推广到三维的方法，但发现它们产生的运动学小尺度发电机作用破坏了循环发电机的运行。通过将对流流动限制为仅作用于磁场的垂直径向分量，我们得到了循环解。所得结果总体上与观测到的表面磁通量演化以及湍流扩散率量级为 $3 \times 10^{12}$ cm$^2$ s$^{-1}$（300 km$^2$ s$^{-1}$）的非对流模型吻合良好。然而，我们发现使用湍流扩散率会低估发电机效率，产生较对流模型更弱的平均场与更短的周。此外，对流模型在极区表现出混合极性带，在太阳观测中无对应现象。并且，显式计算的湍流电动势（emf）与扩散通量几乎无相似之处。我们还发现，极向磁通量的向极迁移速度主要由经向流与垂直扩散决定。